锡膏的种类和影响锡膏特性的参数及锡膏的评估

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先分析情况,然后果断地采取行动。 不要再犹豫不决了。 不要总是思前顾后,否则你就给带来了根本就不存在的问题。
不迈出第一步,你就无法走出第二步,生活就是这样的。
作者:华农 大鹏
1、锡膏的类型 有哪些?
(1)按合金粉末的成分可分为有铅和无铅
有铅锡膏都是由助焊成分 和合金成分混合而成的。所占 的合金成分中锡和铅是主要成 分,所以被称之为有铅锡膏。 无铅锡膏,并非绝对的百分 百禁绝锡膏内铅的存在,而是要 求铅含量必须减少到低于 1000ppm(<0.1%)的水平,同时意 味着电子制造必须符合无铅的组 装工艺要求。“电子无铅化”也 常用于泛指包括铅在内的六种有 毒有害材料的含量必须控制在 1000ppm的水平内。
B、焊剂的组成
锡膏中的助焊剂是净化焊件金属表面、 提高润湿性、防止焊料氧化和确保焊膏质量 及优良工艺性的关键材料。 锡膏中的助焊剂成分比手工焊、波峰焊 用的液体助焊剂复杂的多。除了松香、活性 剂、成膜剂、溶剂外,还需要添加提高黏度、 触变性和印刷工艺性的粘结剂、触变剂、助 印剂等材料。 焊剂的组成直接影响到锡膏的可焊性和 印刷性。
储存期限是指在规定的储存条件下,锡膏从 出厂到被使用,其性能不至严重降低,能够不失 效。正常使用之前的保存期限,一般规定在210℃下保存一年,至少3-6个月。
3、锡膏的检测与评估有哪些项目?
锡膏的检测与评估,主要包括材料特性评估 和工艺特性评估两方面。 材料特性指锡膏本身的一些参数,包括:锡 粉的合金成分、合金颗粒尺寸及形状、助焊 剂含量、黏度、卤素含量等。 工艺特性指锡膏在实际生产中的应有特性, 包括:可印刷性、塌陷(冷塌落,热塌落)、 润湿性、焊球、工作寿命等。
A、合金粉末颗粒尺寸
以下原则也就是通常说的三球、五球定律
B、合金粉末颗粒形状
合金粉末的形状也会影响焊膏 的印刷性和脱膜性
球形颗粒的特点:焊膏粘度 较低,印刷性好。球形颗粒的表 面积小,含氧量低,有利于提高 焊接质量。适用于高密度窄间距的 钢网印刷,滴涂工艺。目前一般 都采用球形颗粒。
不定形颗粒的特点:组成的焊膏粘度高,印刷后焊膏图形不易塌落,但印刷性 较差。不定形颗粒的表面积大,含氧量高,影响焊接质量和焊点亮度。只适用 于组装密度较低的场合。因此目前一般都不采用不定形颗粒。
影响触变指数和塌落度主要因素: ①合金焊料与焊剂的配比,即合金粉末在焊 膏中的重量百分含量; ②焊剂载体中的触变剂性能和添加量; ③颗粒形状、尺寸。
(6)工作寿命和储存期限
工作寿命是指在室温下连续印刷时,锡膏的 黏度随时间变化小,锡膏不易干燥,印刷性稳定; 同时,锡膏从被涂覆在PCB上到贴装元器件之前 和再流焊时不失效,一般要求在常温下使用1224H,其性能保持不变。
有铅锡膏Sn63/Pb37 无铅锡膏 ROHS
(2)按合金熔点可分为:高如锡铜或锡银铜系/ 常如锡银铋系/低温如锡铅铋/锡铋等锡膏
熔点为138℃的锡膏被 称为低温锡膏,当贴片的元 器件无法承受200℃及以上 的温度且需要贴片回流工艺 时,使用低温锡膏进行焊接 工艺。起了保护不能承受高 温回流焊焊接原件和PCB, 很受LED行业欢迎,它的合 金成分是锡铋合金。低温锡 膏的回流焊接峰值温度在 170-200℃。 中温锡膏 Si64Bi35Ag1
锡膏的必要检验项目
1.锡粉粒径及形状 solder powder particle size 2.金属含有量 metal percent 3.黏度 viscosity 4.黏着力测试 tack test 5.印刷性测试 6.铬酸银试验 7.铜镜试验、铜板腐蚀试验 8.卤素含有量试验 9.锡球试验 solder ball test 10.坍塌试验 11.润湿性 wetting 12.标注 labeling
C、焊料和焊剂的配比
合金的含量决定焊接后焊料的厚度 合金焊料含量还直接影响到锡膏的黏度和印刷性 选择合金含量应考虑的因素: ①锡膏的润湿性 ②合金粉末的颗粒度 ③锡膏的黏度、触变性要求 ④焊接后焊点的厚度 ⑤焊接效果和焊接后的残留物
(2)合金焊料粉末颗粒尺寸、形状和分布均匀性
常用合金焊料粉末颗粒的尺寸分为6种粒度等级(原为4级),随着SMT组装密度越来越高, 目前已推出适应高密度的<20μm微粉颗粒。
免 清 洗 型
清洗型——水洗
溶剂洗型——铝 焊锡膏
(5)按焊剂活性可分为R(非活性)、 RMA(中等活性)、RA(全活性)
纯松香R: 除天然松香外,并无其他添加催化剂添加 中度活性松香RMA:除天然松香外,加以卤素为主的催化剂,助焊效果较
R强。
超活性松香RA:与R、RMA类同,所添加的催化剂极强,故助焊wenku.baidu.com果极
(4)黏度
焊膏黏度和黏着力是影响印刷性能的重要参数, 对焊膏的滚动、填充、脱模都直接相关。 黏度测试方法:将焊膏搅拌3-5min,然后用铲 刀挑起少许焊膏,让焊膏自然落下,若焊膏慢慢逐段 落下,则说明黏度适中。
影响焊膏粘度的主要因素: ①合金焊料粉的百分含量:(合金含量高,粘 度就大;焊剂百分含量高,黏度就小。) ②粉末颗粒度(颗粒大,黏度减小;颗粒减小, 粘度增加) ③温度(温度增加,黏度减小;温度降低,黏 度增加)
(5)触变指数和塌落度
触变指数是指触变性流体受外力的作用时,黏度能 迅速下降,停止外力后能迅速恢复黏度的性能。 焊膏是触变性流体,焊膏的塌落度主要与焊膏的黏 度和触变性有关。触变指数高,在钢网与PCB分离的瞬 间,钢网开口内壁边缘部分的焊膏受到摩擦力的作用, 开口边缘部分的焊膏黏度迅速下降,使焊膏顺利地从开 口中释放出来(脱模),从而使漏印下来的焊膏图形边缘清 晰;漏印后由于停止了外力作用,迅速恢复黏度,使焊 膏图形能保持形状,不易塌落,即塌落度小。反之,触 变指数低,塌落度大。
一般间距锡膏Sn62Pb36Ag2 +500
(4)按焊剂的成分可以分为免洗型(RMA 或RA)和清洗型(又分水洗和溶剂洗)
免清洗锡膏是免清洗助 焊剂和焊锡颗粒的均匀混合 体,同时也包含一些添加剂, 使之适合SMT生产的理想特 性。此种锡膏可以用任何一 种回焊设备,如气相法,热 板法,红外线法,热空气法。 清洗型的锡膏使用水溶性的助焊 剂, 焊接完后残渣易与水发生反应,有 可能会侵鉵电路板或受潮后导致短路, 所以一定要清洗;免洗型锡膏的助焊 剂残渣则不易与水结合,即使受潮后 其绝缘阻值也非常高,不会发生短路 现像和侵蚀基板的现像.
佳,但腐蚀性极强。 (PS:合成松香SR——具有良好的制程控制。)
(6)按黏度可分为印刷用和滴涂用
锡膏的滴涂
锡膏印刷
2.影响锡膏特性的主要参数 有哪些?
影响锡膏特性的主要参数有:
(1)合金焊料成分、焊剂的组成及合金焊料与焊剂的配比;
(2)合金焊料粉末颗粒尺寸、形状和分布均匀性; (3)合金粉末表面含氧量;
(4)黏度;
(5)触变指数和塌落度; (6)工作寿命和储存期限。
(1)合金焊料成分、焊剂的组成及合金焊 料与焊剂的配比
A、合金焊料成分 要求锡膏的合金成分尽量达到共晶或近共晶。
由于共晶合金在熔化和凝固过程中没有塑性 范围(固液共存区),当温度达到共晶点时焊料全 部呈液态;冷却时,当温度降低到共晶点时焊 料立即呈固态。因此,焊点凝固时形成的结晶 颗粒最致密,焊点强度最高。
中温锡膏熔点在 150℃到250℃之间
高温锡膏 Sn96.5Ag3.0Cu0.5 高温锡膏熔点在 250℃以上
低温锡膏 Sn42Bi58
(3)按照合金粉末的颗粒度可分为 一般间距和窄间距
一般合金焊锡粉颗粒度为200/325,对细间距要求颗粒细小
(-270/+500目),10~30µm的球形颗粒。
细间距Sn63Pb37 -325/500
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